Sustitución de materiales de una bomba hidráulica manual

1. Introduccion.
2. Resumen.
3. Objetivos de la
   investigación.
4. Justificación de la
   investigación.
5. Descripción y
   sistematizacion del area
   problemática.
6. Marco de
   referencia
8. Descripción del
   producto.
9. Conclusiones.
10. Anexos.

INTRODUCCIÓN

Esta investigación partió bajo la
necesidad del sena de contar con 30 bombas
hidráulicas manuales
originarias de una maquina herramienta fresadora. Para llevar a
cabo esta investigación seguiremos una metodología, la cual servirá para
llevar de una manera ordenada y coherente la
investigación.

Esta metodología habla de la función,
principio físico, descripción grafica y materiales con que
cuenta la bomba originalmente. En una segunda fase se contara con
un análisis de condiciones de trabajo y
criterios de selección
de materiales que nos dará la pauta para encontrar y
proponer los materiales que servirán de
sustitutos.

Por ultimo se darán los costos de los
materiales y mecanización de las piezas más
importantes de acuerdo a la función dentro de la
maquina.

RESUMEN

El presente proyecto
involucró gran cantidad de temas expuestos en el taller de
materiales. Estos conocimientos nos permitieron realizar un
análisis crítico y dinámico en una
sustitución de materiales.

El primer paso que dimos estuvo orientado por una
metodología, como en primera medida recolección de
la información sobre bombas hidráulicas
manuales, función y principios de
funcionamiento y el ambiente o
entorno donde se desarrolló el proyecto, entre
otros.

Este primer paso permitió orientar la
investigación y darle objetivo a la
misma.

Teniendo definida la problemática a tratar, se
empezó por identificar las partes o piezas que componen el
objeto de trabajo, además identificamos su función
y materiales que lo componen, acompañado de un
análisis de condiciones de trabajo, lo cual nos
permitió que la identificación de materiales
tuviera un mejor método.

Después de la investigación preeliminar se
procedió a evaluar dichos materiales cuantitativamente,
esto se reflejó en diferentes cálculos de
esfuerzos, espesores, entre otros, análisis comparativo
con tablas y información técnica. Esto nos
permitió concluir si el material usado cumplía con
las condiciones de trabajo, funcionalidad y diseño,
ó que de igual manera cumple con los requerimientos
requeridos, pero sus propiedades están muy por encima de
las necesarias.

Mediante este estudio, entramos a evaluar costos de
procesamiento de los materiales sugeridos, en la
sustitución de materiales, tratando de aminorar
costos.

Por tal motivo en la parte final del estudio de
factibilidad se encontrará una tabla con algunos
costos de procesamiento de algunos materiales
sugeridos. 

OBJETIVOS DE LA
INVESTIGACIÓN:

OBJETIVO GENERAL

• Lograr una sustitución o si es posible una
  innovación técnica en la bomba
  hidráulica manual con
  respecto a los materiales de que está compuesta,
  logrando así una nueva bomba con las mismas propiedades
  de trabajo que la anterior y a un costo
  más favorable.

 OBJETIVOS
ESPECÍFICOS

• Describir la bomba teniendo en cuenta su
  función, principios físicos y partes de la
  misma.
• Analizar las condiciones de trabajo de la bomba, para
  seleccionar los criterios de sustitución de materiales
  por utilizar.
• Plantear los materiales posibles para la bomba,
  basándonos en los criterios de
  selección.
• Describir los materiales propuestos para la
  sustitución.

JUSTIFICACIÓN DE LA
INVESTIGACION

Desde el punto de vista de la fabricación de
productos, la
Ingeniería
Industrial garantiza la visión global de estos, en
miras de una producción competitiva y la total
satisfacción del cliente. Es por
esta razón que como estudiantes de Ingeniería Industrial nos sentimos
motivados y con el compromiso de complementar la
generación de un bien netamente práctico y
técnico como la bomba hidráulica manual con la
aplicación de tecnologías estrechamente
relacionadas con la ingeniería tales como:

Identificación de las necesidades a cubrir por
el producto y
su función.

Generación de una descripción
gráfica como planos, despieces isométricos,
dimensiones, nombres de las piezas y su
función.

Recomendaciones sobre los materiales
óptimos.

Ofrecer al cliente un producto estético, eficaz
y económico con respecto a su modelo
original.

Cotizar y comparar el costo de producción de 30
bombas con el valor de la
bomba original.

Esta investigación nos involucrara con el SENA,
que estará muy pendiente de nuestro trabajo, esperando
también dichos resultados que le permitan tener una
propuesta mas para la solución de sus
necesidades.

DESCRIPCIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL
ÁREA PROBLEMÁTICA

1. Estudio, evaluación y sustitución de los
   materiales de una bomba hidráulica manual con su
   evaluación de costos.

2. TITULO DESCRIPTIVO DEL PROYECTO:

   ¿ Será posible lograr una mejora en la
   bomba hidráulica manual con respecto a los materiales
   que esta compuesta, sin afectar su desempeño y a un costo más
   favorable?

3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA:

   Analizaremos los diferentes materiales de que
   está compuesta la bomba, en que procesos
   de manufactura interviene, sus condiciones de
   trabajo, identificaremos los diferentes materiales que nos
   servirán como posibles sustitutos.

   ¿ Podremos conseguir materiales menos
   costosos, iguales o de mejores condiciones que los actuales
   de la bomba hidráulica?

   ¿ Afectaremos las condiciones de trabajo al
   cambiar dimensiones o reemplazar los materiales de la
   bomba?

   ¿ Podremos abaratar los costos de la bomba
   tomando una producción al por mayor de 30
   bombas?

   El tiempo
   asignado para la realización del proyecto es alrededor
   de dos meses.

   El estudio correspondiente será catalogado un
   estudio de factibilidad.
    

4. DESCRIPCIÓN Y LIMITACIÓN DEL
   ÁREA PROBLEMÁTICA:
5. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA:

La idea del proyecto surgió gracias a la
investigación que realizábamos sobre el primer
caso del taller de ingeniería de materiales, el cual
consistía en un carburador. La primera persona que nos
atendió en ésta tarea fue el profesor del taller
de torno y fresa
Francisco Vargas, que nos mencionó algo sobre un
proyecto del semestre anterior, queriendo averiguar sobre la
suerte de dicho trabajo; en ese momento el profesor nos
preguntó sobre nuestro proyecto, y como todavía
no teníamos algo definido, entonces nos ofreció
trabajar con una bomba hidráulica manual de una
fresadora, donde su función principal es lubricar las
bancadas de la máquina.

"Esta bomba es bastante importante para la
máquina, porque mantiene las bancadas lubricadas, pues
éstas son la vida de la máquina ", según
el profesor Francisco Vargas.

El profesor en su taller nos mostró una bomba
similar a la de la máquina, en acero, en la
que estaban trabajando sus alumnos.

Esta idea fue avalada por el profesor del taller de
Ingeniería de Materiales, Ingeniero Mecánico
Fernando Muñoz, que después de hablar con
nosotros y haber visto un video donde se
mostraba la bomba y su funcionamiento, decidió que lo
mejor seria hacer una visita al SENA y discernir con el
profesor Francisco Vargas sobre sus necesidades en torno a la
bomba.

En dicha charla se dejaron ver algunas necesidades
como: tener bombas en cada una de las máquinas
del taller (tornos, troqueladoras, cepillos, taladros,
fresadoras, etc.) que en total son treinta; Estas
máquinas hay que lubricarlas con aceiteras, y el factor
costo y tiempo es bastante importante, pues, lo que se trata es
buscar un material sustituto que pueda cumplir con las
necesidades mecánicas que cumple la bomba original,
teniendo en cuenta la diferencia de solicitar una sola bomba
original con la producción de treinta con los nuevos
materiales.

MARCO DE
REFERENCIA

a ) MARCO HISTÓRICO DE LA EMPRESA DONDE
SE VA TRABAJAR:

La misión del
Sena es contribuir al desarrollo
social, económico, investigativo y tecnológico
en el departamento de Caldas, mediante la formación
profesional integral para el trabajo y
la gestión
de oportunidades productivas.

En la actualidad el director regional es el Ingeniero
Jhon Jairo Mejía Duque apoyado por el doctor Gregorio
Calderón Hernández como subdirector de
formación profesional y desarrollo
social.

El Centro de Atención Integral al sector de la industria y de
la construcción orienta sus actividades al
fortalecimiento tecnológico de la región,
concentrando el aprendizaje en
áreas como: Metalmecánica, Electricidad,
Textiles, Confección, Calzado, Automotriz, Diesel, Maderas
Construcción Plástico y
Caucho, Dibujo
Técnico, Mantenimiento
Industrial.

El moderno centro de automatización industrial lidera la
capacitación, difusión y
transferencia de tecnologías de automatización
contribuyendo al mejoramiento tecnológico del hombre
Colombiano y Latinoamericano a la modernización adecuada
de procesos y equipos de la micro, pequeña, mediana y gran
empresa para
poder competir
dentro de los procesos de apertura económica del
país. El SENA ha realizado convenios con FESTO de Alemania, EMCO
de Australia y DEGEMEN SISTEMS de Israel, que le
permite atender las siguientes áreas de
automatización industrial: Neumática, hidráulica,
PLC

(Control
Lógicos Programables), torno y fresa de control
numérico computarizado y CAD / CAM, electrónica moderna y
electromedicina.

Nosotros nos vamos a desenvolver en el taller de torno y
fresa que consta de alrededor de 30 máquinas (entre
tornos, fresas, cepilladoras).

MARCO TEÓRICO

Hidráulica: aplicación de la
mecánica de fluidos en ingeniería,
para construir dispositivos que funcionan con líquidos,
por lo general agua o aceite.
La hidráulica resuelve problemas como
el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el
diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. En otros
dispositivos como boquillas, válvulas,
surtidores y medidores se encarga del control y
utilización de líquidos.

Mecánica de fluidos: parte de la Física que se ocupa
de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento,
así como de las aplicaciones y mecanismos de
ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de
fluidos es fundamental en campos tan diversos como la
aeronáutica, la ingeniería química, civil e
industrial, la meteorología, las construcciones navales y
la oceanografía.

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos
campos principales: la estática
de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de fluidos en
reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de fluidos
en movimiento. El término de hidrodinámica se
aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja
velocidad, en
el que puede considerarse que el gas es
esencialmente incompresible. La aerodinámica, o
dinámica de gases, se ocupa del comportamiento
de los gases cuando los cambios de velocidad y presión
son suficientemente grandes para que sea necesario incluir los
efectos de compresibilidad.

Entre las aplicaciones de la mecánica de
fluidos están la propulsión a chorro, las
turbinas, los compresores y
las bombas. La hidráulica estudia la utilización
en ingeniería de la presión del agua o del
aceite.

Bomba (máquina): Dispositivo empleado para
elevar, transferir o comprimir líquidos y gases. En la
mayoría de ellas se toman medidas para evitar la
cavitación (formación de un vacío), que
reduciría el flujo y dañaría la estructura de
la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen
llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se
denomina dinámica de fluidos.

Bombas alternativas: Las bombas alternativas
están formadas por un pistón que oscila en un
cilindro dotado de válvulas para regular el flujo de
líquido hacia el cilindro y desde él. Estas bombas
pueden ser de acción simple o de acción doble. En
una bomba de acción simple el bombeo sólo se
produce en un lado del pistón, como en una bomba impelente
común, en la que el pistón se mueve arriba y abajo
manualmente. En una bomba de doble acción, el bombeo se
produce en ambos lados del pistón, como por ejemplo en las
bombas eléctricas o de vapor para alimentación de
calderas,
empleadas para enviar agua a alta presión a una caldera de
vapor de agua. Estas bombas pueden tener una o varias
etapas.

METODOLOGÍA

a) DISEÑO, TÉCNICAS Y
ANÁLISIS DE RECOLECCIÓN DE
INFORMACIÓN

1. Consecución de información
   técnica y especifica de la bomba por
   evaluar.
2. Descripción de la bomba, con su
   función, principio de funcionamiento, descripción
   grafica de cada una de sus piezas.
3. Análisis de condiciones de trabajo generales y
   de cada pieza, para seleccionar criterios de sustitución
   de materiales por utilizar.
4. Jerarquización y evaluación de
   criterios, cualitativa y cuantitativamente.
5. Propuesta de materiales con base en criterios
   técnicos y económicos.
6. Especificación de la alternativa
   seleccionada.

DESCRIPCIÓN DEL
PRODUCTO

1. GENERALES

• FUNCIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA
  MANUAL.

Bombear aceite hacia la maquina fresadora para
lubricar las bancadas y así disminuir la fricción
entre ellos, aumentando el rendimiento y la duración de
la maquina.

• PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA
  HIDRÁULICA MANUAL.

La bomba está formada por un pistón que
oscila en un cilindro dotado de una válvula para regular
el flujo de líquido hacia el cilindro y desde él.
Esta bomba es de acción simple. El bombeo sólo se
produce en un lado del pistón, como en una bomba
impelente común, en la que el pistón se mueve
arriba y abajo manualmente.

CONDICIONES DE TRABAJO

GENERALES

• Esta en contacto permanentemente con sustancias
  químicas.
• La bomba esta sometida a cambios de
  temperaturas.
• Interactúa con cargas que generan presiones,
  compresión y tensión.
• Esta sometida a cargas de impacto.
• Se presenta fricción con otras herramientas. 

ESTIMACIÓN GENERAL DE CARGAS,
ESFUERZOS Y DESGASTE

COMPONENTES

1. BARRA

1. FASE DESCRIPTIVA:

• Función: transmitir una fuerza de
  empuje al émbolo que contiene y expulsa el aceite;
  Además, permite que él émbolo no es
  salga totalmente del cilindro.
• Principio físico: por medio de una carga
  aplicada en el extremo más largo se transmite una
  fuerza que genera un momento el cual permite el ascenso del
  embolo y la expulsión del aceite hacia la
  maquina.

La barra consta de dos partes
básicas: 

2. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

Palanca:

Para ver el gráfico seleccione
la opción "Descargar" del menú
superior

3. ANALISIS

• Material actual: SAE 1040
• Dimensiones: f = 10 mm

A= p
/4 x (f
2)

d1= 18cm (distancia perpendicular a la
fuerza que se ejerce en la palanca)

d2= 3 cm (distancia perpendicular a la
uña)

A= 7.8539 x10-5 m2(área
contacto de la uña)

• Análisis numérico:

Partiendo de una fuerza F1= 392 N que es
una fuerza manual

M1 = M2

F1 x d1 = F2 x
d2

M1= f x e

M1= 392 N x 0.18 m M1= 70.56
N-m

F2= M2 / d2
F2= 70.56 N-m / 0.03 m F2 = 2352
N

F2 = 240 Kgf

s
w= F/A s w= 392 N / (7.8539 x10-5
m2)

s
w= 4.99 Mpa.

s
y 1040 = 290 Mpa (laminado en
caliente).

4. SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA
PALNCA:

Los cálculos obtenidos nos demuestran que
podemos remplazar el material por uno de menor costo y menor
resistencia mecánica ya que puede
cumplir en horabuena sus objetivos.

Como lo es el acero SAE 1010

s y
1010 = 180 Mpa.(laminado en caliente). 

Uña:

• Material actual aluminio
  319–F
• Análisis

s = My
/ I

s w=
(70.56 N x 0.01 m) / [ 1/6 x (0.015) x (0.015 –
0.007)2]

s
w= 4410000 Pa

s
w= 4.41 MPa

s y=
124.1 Mpa ( del aluminio 319- f ) 

5. SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA
UÑA:

El material seleccionado es un acero SAE 1010 ya que
cumple de forma óptima sus esfuerzos mecánicos
y como criterio fundamental determinamos este acero por menor
costo que el aluminio.

SAE 1010 s
y= 180 Mpa.

1. PISTÓN O
   EMBOLO 

2. FASE DESCRIPTIVA:

• Función: succionar y expulsar el aceite
  desde la cavidad.
• Principio de funcionamiento: una fuerza que se
  genera en la base de este provoca su ascenso, lo que genera
  la expulsión del aceite albergado tanto en el
  émbolo como en la cavidad; cuando el émbolo
  llega hasta su final de carrera de la cavidad el
  pistón es devuelto gracias al resorte o muelle lo que
  genera una succión que permite el reabastecimiento de
  aceite.  

1. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

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opción "Descargar" del menú superior

4. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE CRITERIOS
( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)

  5. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL
EMBOLO

6. ANÁLISIS NUMERICO

• Material actual acero SAE 5160
• Dimensiones

f
e = 24.95 mm

f i =
17.3 mm  

s w=
240 Kg / [
x
(24.952 mm2 – 17.32
mm2)]

s w=
1.021 Kg/mm2

s LE
5160 = 28 Kg/mm2

s
adm= s LE 5160 / n s adm= 28 / 2.5

s adm=
11.2 Kg/mm2

El espesor mínimo que puede soportar el
s con el acero
5160

11.2 =
130.66 Kg / [
x
(24.952 mm2 – f
i2)]

f
I = 24.21mm

espesor = 0.37 mm

 Los resultados nos demuestran que el esfuerzo de
trabajo es mucho más pequeño que el esfuerzo
admisible del acero 5160 y por consiguiente podemos dejar el
material y disminuir el espesor ó cambiar el material, por
otro con menor esfuerzo admisible y si se nos permite disminuir
el espesor.

Nos decidimos por el acero carburizado 1020 por su
costo y cumplimiento de las condiciones de trabajo ya que las
puede cumplir con facilidad.

Esfuerzo del material seleccionado acero 1020
carburizado

s adm
1020 = s
fluencia/2.5 = (21.12 kg/mm2 )/2.5
= 8.448 Kg/mm2

 Ahora hallamos el espesor mínimo para el
esfuerzo con el acero 1020 ( propuesto)

8.4 Kg = 240 Kg/ (P /4( 24.95 mm2 –
f
i)

f I=
24.39 mm e= 0.28

 Comprobamos también que se requiere un
mayor espesor en el 1020 pero opinamos que la
fabricación a pesar de esto es más rentable y
cumple perfectamente el objetivo para que se
destinó.

1. CARCAZA Y BASE

1. FASE DESCRIPTIVA

• Función: Contener el líquido
  lubricante, aislándolo del medio externo para evitar el
  contacto con impurezas y mantener reserva de aceite para
  posteriores usos.
• Material Carcaza: Aleación de aluminio –
  magnesio (·
  propiedades: resistencia a la tensión 290- 420
  Mpa, esfuerzo de cedencia 131 – 393 Mpa )

 2. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

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superior 

CARCAZA BASE

3. ANÁLISIS DE CONDICIONES DE
TRABAJO:

• Contacto con sustancias químicas.
• Cambios de temperatura
  bajos.
• Presiones que generan esfuerzos bajos.
• Costos.

4. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE CRITERIOS
( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)

 5. PRESELECION DE MATERIALES PARA LA
CARCASA

5. PRESELECION DE MATERIALES PARA LA
BASE

Los materiales seleccionados para la carcasa
serán la fundición gris además se puede
aumentar ó agregar un porcentaje de cromo ó niquel
para evitar la corrosión, además el factor costo es
importante.

La parte de la base se puede hacer en 2 partes, la parte
del empate se puede hacer en acero 1010 que permite buena
maquinabilidad y el trabajo en máquina se estima en 45
minutos. La segunda parte (cavidad del émbolo)
sería en un acero 1020 pues esta parte está
sometida a cierto desgaste. El tiempo de maquinado se calcula en
2 horas y media, pues la complejidad de la pieza así lo
exige.

1. RESORTE

1. FASE DESCRIPTIVA

• Función: Amortiguar el empuje al bombear el
  aceite; además sirve para que el émbolo recobre
  su posición original haciéndolo que lleve su
  cavidad de nuevo.
• Material actual: AISI – SAE 1095
  (·
  propiedades: resistencia máx. tensión 828
  Mpa, resistencia fluencia 455 Mpa, dureza brinell
  248)
• Principio de funcionamiento: El resorte se deforma
  por la acción de ascenso del embolo ,
  descomprimiéndose y enviando el embolo al inicio del
  muelle.

1. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

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superior

3. ANÁLISIS DE CONDICIONES DE
TRABAJO:

• Trabaja en todo momento a
  compresión.
• Esta expuesto a corrosión por estar sumergido
  en sustancias químicas.
• Esta sometido a bajos cambios de
  temperaturas.

4. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE
CRITERIOS

(CUALITATIVOS E INDICADORES)

5. ANÁLISIS NUMERICO

Esfuerzos: Se aplica una fuerza = 240 Kgf, y hay
otra fuerza que es resistida por otra fuerza f de la misma
magnitud y sentido contrario y por un par.

 T= (FD)/2 D = diámetro medio d =
diámetro del alambre

T = un par F = fuerza

Los esfuerzos inducidos por el par T y la fuerza F son
respectivamente t
= T/J t
= esfuerzo cortante

J = P
d4 / 32

t = F / A A =
= P
d2 / 4

t = 8fd
/ P
d3 + 4f / P d2

t = (8(240 kgf) (13.2mm))/
P (0.15)3
mm3

  + (4(240 kgf)) / P (0.15)2 mm2 = 2403961.9
Kg f/mm2

= 2.3558 Pa

t =
0.7 s
LE= 3.3655 Pa 

1. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL
   RESORTE

No se justifica hacer estos resortes pues
en el mercado se
consiguen ya hechos, simplemente se necesitan las referencias del
resorte. Por tal motivo seguiremos, con el acero 1095, que por lo
general su precio oscila
entre $ 300 y 500.

1. MALLA

1. FASE DESCRIPTIVA

• Función: Filtrar el aceite desde el exterior
  al interior de la carcaza donde será
  contenido.

Evitar la
contaminación del aceite por parte de los diferentes
elementos circundantes como polvo, rebabas de maquinadas, entre
otros. Todo esto para que no halla atascamientos y para que la
lubricación sea lo más limpia posible.

• Material : Acero inoxidable 301

Propiedades: Resistencia a la tracción 760
Mpa.

Resistencia a la fluencia 276
Mpa. 

2. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior

3. ANÁLISIS DE CONDICIONES DE
TRABAJO:

• Contacto con sustancias químicas ( polvo,
  rebabas, ambiente, aceite)
• Cambios de temperatura.
• Presiones muy bajas que generan esfuerzos de
  tensión muy bajos, casi nulos.

4. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE
   CRITERIO

( CUALITATIVOS E INDICADORES )

Para el indicador de composición química
es adecuado utilizar un material que no se oxide ni se corroe
fácilmente. Ya que las temperaturas de trabajo no son
altas no se requiere un material con punto de fusión
alto.

Para la resistencia a la tensión no es
necesario una resistencia alta porque los esfuerzos presentes
pueden considerarse despreciables.

Costo de fabricación $ 1000 porque se compra la
malla que cuesta $ 400 y la prensada y anillada $
600.

Dado que el material que posee es el adecuado para las
condiciones de trabajo, además es económico,
optamos por dejar el acero inoxidable 301.

1. LA TAPA

1. FASE DESCRIPTIVA:

• Función: Evitar contacto con agentes externos,
  que puedan ensuciar el aceite contenido en la carcasa
  (elementos externos: rebaba de maquinado, polvo).
• Material actual: polipropileno:

Características ( pto fusión
165° C
– 177°
C, densidad 0.91
gr/cm3, coeficiente de dilatación
térmica °
C-1 x 10-6 = 90 )

1. Para ver el gráfico
   seleccione la opción "Descargar" del menú
   superior 

2. DESCRIPCIÓN GRAFICA:
3. ANÁLISIS DE CONDICIONES DE
   TRABAJO:

• Contacto con sustancias químicas. ( aceites,
  lubricantes, H2O, grasas,
  refrigerantes).
• Cambios de temperatura (mínima).
• Presiones (bajas), pueden generar esfuerzos de
  tensión bajos. 

2. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE
   CRITERIOS

( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)

 La resistencia a la corrosión se
calificó alta pues consideramos, las condiciones del medio
como extremas, pues se puede considerar tales condiciones como un
factor de seguridad.

Los criterios de temperatura y tensión son
bajos pues el lugar de trabajo está protegido contra
rayos ultravioletas ( techado), y en cuanto a la
tensión, la presión que se ejerce por la
succión y expulsión son pequeñas, pues hay
que tener en cuenta las dimensiones del émbolo y cada
cuánto se lubrican las bancadas.

Puesto que el material estudiado cumple
satisfactoriamente las condiciones de trabajo y el material es
bajo costo, no se sustituirá, lo único que
cambiará serán los grabados, que para mayor
economía, la tapa no tendrá
estampado.

1. BOLA DE LA BARRA Ó
   PALANCA

• Esfuerzos

Ninguno

• Material del producto:

Fenol- formaldehído (baquelita)

• Material propuesto

Empack

• Proceso:

Fundición

1. VÁLVULA

Para ver el gráfico seleccione
la opción "Descargar" del menú
superior 

• Para la válvula el unico factor que tendremos
  en cuenta será el corrosivo pues el liquido permanece
  estacionario gran parte del tiempo.
• Material producto: Bronce Sae 622 Composición
  M
• Propiedades: Resistencia a la tracción 275.79
  Mpa.

Resistencia a la fluencia 137.89 Mpa.

1. PASADOR 

1. FASE DESCRIPTIVA:

• Función: permite que la uña tenga un
  movimiento rotacional, que permite empujar el émbolo,
  más no vertical o longitudinalmente.

2. DESCRIPCIÓN GRAFICA:

Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superior 

3. ANÁLISIS Y CONDICIONES DE
TRABAJO

• El material está sometido a sustancias
  químicas.
• El material esta sometido a esfuerzos cortantes
  dobles.
• Costos. 

2. DETERMINACIÓN Y FORMULACION DE
   CRITERIOS

( CUALITATIVOS E INDICADORES)

 5. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL
PASADOR

6. ANÁLISIS NUMERICO

• Material actual acero SAE 1020
• Dimensiones

Cabeza:

f = 9
mm

Altura: 3 mm

Cuerpo:

f i = 5
mm

Longitud: 35 mm

Carga: 40 Kg 

Esfuerzo cortante doble acero 1020 

t
cortante = P/A = P/ ( (p /2)*Æ 2) = 40 /127.23 =
0.3143 Kg/mm2

t
cortante » 0.7 s LE s LE = 0.3143
Kg/mm2 / 0.7 = 0.449

Kg/mm2

t adm
1020 = 8.44 Kg/mm2 (tablas) 

como el esfuerzo admisible esta muy por debajo del
esfuerzo de trabajo (0.449 Kg/mm2 ) lo que debemos
hacer es buscar un material con mas bajo esfuerzo admisible o
reducir las dimensiones para acomodarse al esfuerzo
admisible.

Dimensiones mínimas :

t adm
1020 = 8.44 Kg/mm2

8.44 Kg/mm2 = 40 kg / ((p /2)*Æ 2) Æ 2 = 40
/6062 Æ
= 2.54mm 

Podríamos seguir usando el mismo material pero
disminuyendo el diámetro del pasador a 2.45
mm.

PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA FABRICACIÓN DE LA
BOMBA

• TORNEADO Y OPERACIONES
  AFINES:

El torneado es un proceso de
maquinado en el cual una herramienta de una punta sencilla
remueve material de la superficie de una pieza de trabajo
cilíndrica en rotación. La herramienta avanza
linealmente y en una dirección paralela al eje de
rotación. El torneado se lleva a cabo tradicionalmente en
una maquina herramienta llamada torno, la cual suministra
la potencia para
tornear la parte a una velocidad de rotación determinada
con avance de la herramienta y profundidad de corte
especificados.

OPERACIONES RELACIONADAS CON EL TORNEADO:

Además del torneado se pueden realizar una gran
variedad de operaciones de maquinado en un torno.

ROSCADO. Una herramienta puntiaguda avanza linealmente
a través de la superficie externa de la parte de trabajo
en rotación y en dirección paralela al eje de
rotación, a una velocidad de avance suficiente para
crear cuerdas roscadas en el cilindro.

TECNOLOGÍA DEL TORNO
MECÁNICO:

El torno básico usado para torneado y
operaciones afines es un torno mecánico. Es una
maquina herramienta muy versátil que se opera en forma
manual y se utiliza ampliamente en producción baja y
media. El termino "maquina" se origino en el tiempo en que
estos mecanismos eran movidos por maquinas de vapor.

A continuación se describirá brevemente
n torno mecánico:

El cabezal contiene la unidad de
transmisión que se mueve en el husillo que hace girar al
trabajo. Opuesto al cabezal esta el contrapunto en el
cual se monta un centro para sostener el otro extremo de l
trabajo.

La herramienta de corte es sostenida por una
tortea que se fija al carro transversal,
que se ensambla al carro principal. El carro principal se
diseña deslizarse sobre las guías del
torno a fin de hacer avanzar la herramienta paralelamente al
eje de rotación. Las guías son una especie de
rieles a lo largo de los cuales se mueve el carro y
están hechas con gran precisión para lograr un
alto grado de paralelismo con respecto al husillo. Las
guías se construyen sobre la bancada del torno
que provee una armazón rígida para el torno
mecánico.

El carro se mueve por medio de un tornillo guía
sin fin que gira a la velocidad propia para obtener la
velocidad de avance deseada. El carro transversal esta
diseñado para avanzar en una dirección
perpendicular al movimiento del carro. Por tanto, al moverle
carro, la herramienta puede avanzar paralela al eje de trabajo
para ejecutar el torneado recto. Y al mover el carro
transversal, la herramienta puede avanzar radialmente dentro
del trabajo para ejecutar el careado, el torneado de forma, o
la operación de tronzado.

El torno mecánico convencional y el torno
descrito anteriormente es una maquina de torneado
horizontal; es decir, el eje del husillo es horizontal.
Esto es adecuado para la mayoría de los trabajos de
torno donde la longitud es mayor que el diámetro. Para
trabajos donde el diámetro es mayor que la longitud y el
trabajo es pesado, es más conveniente orientar el
trabajo de manera que gire alrededor de un eje vertical, estas
son maquinas de torneado vertical.

El tamaño del torno se designa por:

1. El diámetro máximo admisible
   (volteo).
2. La máxima distancia entre los
   centros.

El volteo es el diámetro máximo
de la parte de trabajo que puede girar en el husillo, se
determina como el doble de la distancia que existe entre el eje
central de husillo y las guías de la maquina. El
máximo tamaño real de la parte de trabajo
cilíndrica que puede acomodarse en el torno es menor,
debido a que el carro y la corredera lateral están sobre
las guías.

La máxima distancia entre los centros indica la
longitud máxima de la pieza de trabajo que puede ser
montada entre el cabezal y el contrapunto.

• FRESADO

El fresado es una operación de maquinado en la
cual se hace pasar una parte de trabajo en frente de una
herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples
bordes o filos cortantes. El eje de rotación de la
herramienta cortante es perpendicular a la dirección de
avance la orientación entre el eje de la herramienta y la
dirección de la base es la característica que distingue al fresado del
taladrado. En el taladrado, la herramienta de corte avanza en
dirección paralela a su eje de rotación. La
herramienta de corte en fresado se llama fresa o cortador para
fresadora y los bordes cortantes se llaman dientes. La
máquina herramienta que ejecuta tradicionalmente esta
operación es una fresadora.

La forma geométrica creada por el fresado es una
superficie plana. Se pueden crear otras formas mediante la
trayectoria de la herramienta de corte o la forma de dicha
herramienta. Debido a la variedad de formas posibles y a sus
altas velocidades de producción, el fresado es una de las
operaciones de maquinado más versátil y ampliamente
usado.

El fresado es una operación de corte
interrumpido; los dientes de la fresa entran y salen del trabajo
durante cada revolución. Esto interrumpe la
acción de corte y sujeta los dientes a un ciclo de fuerzas
de impacto y choque térmico en cada rotación. El
material de la herramienta y la geometría
del cortador deben diseñarse para soportar estas
condiciones.

• FUNDICIÓN

Proceso de producción de piezas metálicas
a través del vertido de metal fundido sobre un molde
hueco, por lo general hecho de arena. La fundición es un
antiguo arte que
todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido
sustituido en cierta medida por otros métodos
como el fundido a presión, la forja, la extrusión,
el mecanizado y el laminado.

La fundición implica tres procesos diferentes: en
primer lugar se construye un modelo de madera,
plástico o metal con la forma del objeto terminado;
más tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con
arena y retirándolo después; y a
continuación se vierte metal fundido en el molde (este
último proceso se conoce como colada).

En los casos en que el número de piezas fundidas
va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero
cuando el número es alto puede ser de plástico,
hierro colado,
acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias
importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo
mayores para compensar la contracción de la pieza fundida
al enfriarse, y los modelos de
objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los
núcleos. Aunque los modelos pueden hacerse de una sola
pieza, cuando su forma es complicada es más fácil
sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o más
partes. Por esa misma razón, los modelos de objetos con
lados rectos suelen fabricarse con un ligero rebaje en su
espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y
entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al
montarlas.

CONCLUSIONES

• La fabricación y diseño de un producto,
  obliga un plan de
  trabajo, este debe hacerse con base en la forma de satisfacer
  la necesidad de manera optima.
• La demanda de
  un producto que se encuentra en el mercado industrial, debe
  tener ciertas características para su aceptación,
  tales como: forma, diseño, funcionalidad, ciclo de
  vida, factibilidad de adaptación, costos,
  etc…
• A la hora de seleccionar un material para una
  sustitución es deben tener en cuenta los diferentes
  esfuerzos y deformaciones que se pueden presentar en la
  estructura de cada una de sus partes.
• Criterios técnicos y económicos usados
  para cambiar los materiales a una tecnología ya existente con lleva a un
  mejor desarrollo de la industria.

ANEXOS

CUADRO COMPARATIVO DE
MATERIALES

alejandro vargas lopez